Ashmem、MemoryFile、Binder的共享内存(jni可用)

最近，我决定开始自己的硬件旅程。最重要的部分是选择正确的操作系统。我试图使用多个嵌入式Linux系统，但有许多便携式和开发问题。另外最近的Android平台更新让我更有信心，所以我打赌它，并了解更多！

这篇文章打算分享一些关于IPC相关的Android平台开发，而不是普通的Android应用程序，尽管许多概念可以适应这一点。

有一个有趣的幻灯片为Android绑定库Deep Dive Into Binder，包括许多有用的链接。并且gburca / BinderDemo提供了非常简单的绑定演示。这里我将展示一些使用ashmem库的示例代码，当然我们需要绑定机制。

我已经在GitHub https://github.com/vecio/AndroidIPC发布了这篇文章中使用的代码，一旦获得root权限，它可以在真正的Android设备上运行。

ashmem

Linux具有资源昂贵的共享内存实现shm，但是Android设计用于资源有限的嵌入式硬件，因此他们制作了自己的ashmem，它们生活在$ AOSP / system / core之下。

处理通用的Linux文件描述符后，ashmem背后的魔法非常简单mmap。

int fd = ashmem_create_region(name, size);
ashmem_pin_region(fd, 0, 0);
uint8_t *shm = mmap(NULL, size, PROT_READ | PROT_WRITE, MAP_SHARED, image->fd, 0);

它被称为共享内存，因为从ashmem创建的区域可以在不同进程之间使用。但是创建的内存指针mmap是与进程相关的，文件描述符也是如此ashmem_create_region，即它们只在与其创建的相同进程中有效。

所以，我们需要一些机制来共享这个区域指针到其他进程。

MemoryFile

虽然在Dalvik VM上运行的Android应用程序，他们需要从ashmem库中受益，所以MemoryFile.java被创建为ashmem C库中的一个薄包装。

public MemoryFile(String name, int length) throws IOException {mLength = length;mFD = native_open(name, length);if (length > 0) {mAddress = native_mmap(mFD, length, PROT_READ | PROT_WRITE);} else {mAddress = 0;}
}

MemoryFile的详细实现可以在$ AOSP / frameworks / base / core / jni / android \ os_MemoryFile.cpp_找到。

活页夹

为了在两个过程之间建立桥梁，我们可以使用Binder。Binder是Android IPC系统的核心，它定义了一些编写IPC代码的基本界面，就像熟悉的AIDL工具一样。的确，AIDL是Binder的包装。

要定义界面，只需实现IInterface：

class ISHM : public IInterface {public:virtual status_t setFD(uint32_t fd) = 0;DECLARE_META_INTERFACE(SHM);
};

定义接口后，客户端和服务端都应该实现接口：

// The client side
class BpSHM : public BpInterface<ISHM> {public:BpSHM(const sp<IBinder>& impl) : BpInterface<ISHM>(impl) {ALOGD("BpSHM::BpSHM()");}virtual status_t setFD(uint32_t fd){ALOGD("BpSHM::setFD(%u)", fd);Parcel data, reply;data.writeInterfaceToken(ISHM::getInterfaceDescriptor());data.writeFileDescriptor(fd);remote()->transact(SET_FD, data, &reply);return reply.readInt32();}
};IMPLEMENT_META_INTERFACE(SHM, "io.vec.IPC");// The server side
class BnSHM : public BnInterface<ISHM> {virtual status_t onTransact(uint32_t code, const Parcel& data, Parcel* reply, uint32_t flags = 0){ALOGD("BnSHM::onTransact(%u)", code);CHECK_INTERFACE(ISHM, data, reply);switch(code) {case SET_FD: {reply->writeInt32(setFD(data.readFileDescriptor()));return NO_ERROR;} break;default: {return BBinder::onTransact(code, data, reply, flags);} break;}}
};

分享内存

从上面的代码，有两个重要的功能writeFileDescriptor和readFileDescriptor。是的，他们是将Linux文件描述符从一个进程转移到另一个进程的魔法。

我们如何从MemoryFile对象获取文件描述符？

static jboolean jni_setMemoryFile(JNIEnv* env, jclass clz, jobject jmf)
{jclass clsMF = env->FindClass("android/os/MemoryFile");jfieldID fldFD = env->GetFieldID(clsMF, "mFD", "Ljava/io/FileDescriptor;");jobject objFD = env->GetObjectField(jmf, fldFD);jclass clsFD = env->FindClass("java/io/FileDescriptor");fldFD = env->GetFieldID(clsFD, "descriptor", "I");jint fd = env->GetIntField(objFD, fldFD);env->DeleteLocalRef(clsFD);env->DeleteLocalRef(objFD);env->DeleteLocalRef(clsMF);ALOGD("jni_setMemoryFile(%d)", fd);sp<ISHM> service = SHM::getService();return (service->setFD(fd) == NO_ERROR);
}

完整的项目已在GitHub https://github.com/vecio/AndroidIPC上发布。